植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工技術(shù)研究

吳曉明，楊靜媛，張 偉，薛軍秀

(陜西交通控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710065)

近年來，隨著綠色公路理念及品質(zhì)工程建設(shè)深入人心，相比于工程防護(hù)，生態(tài)防護(hù)在項(xiàng)目建設(shè)中占據(jù)越來越重要的地位。歐哲[1]對混凝土錨噴邊坡植被恢復(fù)施工技術(shù)研究，有效的提高了混凝土坡面保水保墑的能力。馬貴友[2]將水保植生毯技術(shù)與其他坡面防護(hù)應(yīng)用效果對比分析得出水保植生毯對邊坡形成整體覆蓋效果較好，坡面抗風(fēng)蝕能力增強(qiáng)，節(jié)約資源，后期維護(hù)簡單。葉合欣[3]通過植生毯室內(nèi)抗沖流速試驗(yàn)分析植生毯設(shè)計(jì)抗沖流速顯然高于護(hù)坡草皮的抗沖流速。黃錦林[4]將植生毯應(yīng)用于南雄市湞江干流治理工程，護(hù)坡實(shí)施效果良好。姚凱[5]采用模擬試驗(yàn)裝置，對比試驗(yàn)表明植生毯坡面抗侵蝕能力相比裸露坡面明顯提高，坡面幾乎無侵蝕發(fā)育，穩(wěn)定性較好。植生毯作為一種生態(tài)防護(hù)方式越來越被大眾所接受并應(yīng)用與工程施工，這些研究為植生毯的應(yīng)用提供了良好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。高速公路建設(shè)過程中會(huì)對植被產(chǎn)生不可逆的破壞，特別是隧道的開挖削坡使原有的地貌發(fā)生改變，坡體植被破壞嚴(yán)重。如何將植生毯應(yīng)用于高速公路隧道洞頂施工，減少隧道開挖削坡造成的生態(tài)環(huán)境破壞及水土流失，目前研究較少，可借鑒經(jīng)驗(yàn)較少。針對植生毯在陜北黃土地區(qū)劉家崖隧道洞頂草籽優(yōu)選及配比、防護(hù)方案設(shè)計(jì)、施工工藝研究、施工質(zhì)量控制等方面歸納總結(jié)，研究總結(jié)出植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工技術(shù)要點(diǎn)，植被恢復(fù)及水土保持效果顯著。

1 隧道工程概況

劉家崖隧道起點(diǎn)位于延川縣永坪鎮(zhèn)劉家崖村，終點(diǎn)位于延川縣永坪鎮(zhèn)董家灣村，整體近呈北西-南東向，是一座越嶺分離式中隧道，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道。左線隧道進(jìn)出口均坐落于坡積體上，洞口穩(wěn)定性差；右線進(jìn)出口位于黃土梁峁區(qū)的黃土陡坡中，周邊沖溝分布，地形坡度相對較陡，自然坡度45°～50°，自然坡體整體穩(wěn)定性較好。洞口圍巖主要為離石黃土(Q2eol)土質(zhì)較致密，局部夾古土壤層，硬塑-堅(jiān)硬，垂直節(jié)理發(fā)育；圍巖穩(wěn)定性一般，洞口開挖易坍塌，側(cè)壁有時(shí)失穩(wěn)。洞口斜坡地段自然邊坡穩(wěn)定，在雨季或工程條件下濕陷性黃土洞口仰坡易發(fā)生小范圍滑塌，同時(shí)洞口段濕陷性黃土的地基穩(wěn)定性較差。

2 植生毯工作原理

植生毯是將植物纖維或合成纖維毯與不同草籽加工成網(wǎng)孔合理并錨固至坡面的水土保持產(chǎn)品，灑水養(yǎng)護(hù)成草坪。結(jié)合陜北黃土地區(qū)隧道洞頂實(shí)際施工情況，將傳統(tǒng)植生毯的施工工藝進(jìn)行改進(jìn)。

2.1 植生毯草籽優(yōu)選及配比

植生毯草籽選擇結(jié)合陜北黃土地區(qū)自然氣候條件，在滿足根系、繁殖能力、抗旱、耐鹽堿等要求的同時(shí)考慮固土護(hù)坡的效果及隧道洞頂景觀的豐富。充分對比分析，劉家崖隧道洞頂施工植生毯草籽選取如下。

波斯菊：一年生草本植物，自播能力強(qiáng)，花色鮮艷。

檸條：多年生灌木，耐干旱瘠薄，抗鹽堿。

紫花苜蓿：繁殖能力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，抗干旱。

配比：波斯菊∶檸條∶紫花苜蓿=2∶2∶1，30 g/m2。

2.2 植生毯特點(diǎn)

(1)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刭|(zhì)條件選擇適宜的草種，滿足不同地區(qū)不同自然環(huán)境下的植物生長，特別是自然環(huán)境比較惡劣的地區(qū)。

(2)裝卸、運(yùn)輸方便，施工工序少，過程簡便，難度低，安全性高，可以縮短工期節(jié)約造價(jià)。

(3)施工快捷，針對工期短、質(zhì)量要求高、施工地形陡峭的邊坡，植生毯適應(yīng)性強(qiáng)、施工效率高，與傳統(tǒng)工藝相比，其施工速度可提高十幾至幾十倍。

(4)植生毯防護(hù)將植物與坡面組成牢固的復(fù)合體，復(fù)合體從坡頂?shù)狡履_的連續(xù)構(gòu)造，對雨水具有一定程度的耐沖性，有效緩解了雨水對坡面的沖刷。大幅度提高水土流失治理效率和效果。

(5)保種、育苗維系植物生長，使種子在夏季高溫時(shí)免受紫外線的侵害，在冬季起保溫作用，在春、秋兩季種子生長期起保水作用。有效呵護(hù)植物種子萌芽、出苗、葉，植生毯逐步降解成為地表腐質(zhì)層，可以涵養(yǎng)土壤，有效的改善表層土壤結(jié)構(gòu)。

(6)防護(hù)效果明顯，鋪設(shè)植生毯后，2～3 d種子開始發(fā)芽，4 d芽苗清晰可見，20 d綠化效果明顯，45 d后成坪。

2.3 植生毯隧道洞頂防護(hù)方案設(shè)計(jì)

劉家崖隧道左線出口右側(cè)邊坡，為防止水土流失、穩(wěn)定坡面，施工植生毯。具體施工設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 劉家崖隧道左線出口右側(cè)邊坡設(shè)計(jì)方案

3 植生毯施工控制

3.1 施工工藝

清除邊坡垃圾-平整邊坡-灑水-撒播草籽-開溝-鋪設(shè)植生毯-澆水-養(yǎng)護(hù)管理

3.2 施工中質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)清除邊坡垃圾

劉家崖隧道洞頂為回填土坡面，第一步施工為清除邊坡表土中的建筑垃圾、石塊和植物殘枝、殘根等垃圾。

(2)平整邊坡

垃圾清運(yùn)結(jié)束后，邊坡上的較大的土塊需要敲碎或深埋，然后在邊坡上撒施復(fù)合肥料，如果土壤養(yǎng)分很低的時(shí)候可以加入適量的農(nóng)家肥，用量為20～30 g/m2。然后用鐵耙將邊坡?lián)桨壹?xì)，這樣即有利于肥料均勻的掛載邊坡，不致于大量滑落到坡腳，更能使植生毯與邊坡高度貼合。

(3)灑水

整地結(jié)束后用霧狀水灑水澆灌，直至滲水厚度至少10 cm，本環(huán)節(jié)要注意一定是來回反復(fù)噴灑，以保證回填土塌實(shí)，并且澆灌均勻。

(4)撒播草籽

澆水后次日，將波斯菊+檸條+紫花苜蓿(2∶2∶1，30 g/m2)均勻撒播于邊坡上。

(5)開溝

開溝的主要作用是為了固定植生毯頂端。溝的規(guī)格是15 cm寬×20 cm深，長度具體根據(jù)邊坡實(shí)際情況確定。

(6)鋪設(shè)植生毯

將植生毯一端置入溝內(nèi)填土壓實(shí)后，沿邊坡自上而下展開植生毯，盡量使植生毯與地面高度貼合，隨后用木楔將植生毯固定在邊坡上，植生毯鋪設(shè)的邊緣接觸要保持整齊一致。兩塊植生毯連接處用U形鐵釘各釘一塊邊沿與坡面垂直固定在坡面上，坡腳處的植生毯依然采用開溝填土鎮(zhèn)壓以防止被風(fēng)掀起。鋪設(shè)完畢不允許隨便解開植生毯，以便確保種植的種子正常發(fā)芽和生長。

(7)澆水

植生毯鋪設(shè)后一定要再一次澆水，使植生毯濕潤以利于草坪快速發(fā)芽。

(8)養(yǎng)護(hù)管理

結(jié)合天氣情況，做好日常養(yǎng)護(hù)工作。

4 洞頂植生毯施工效果

劉家崖等四處隧道施工植生毯的坡面在施工當(dāng)年草籽出苗率較高，成坪率快，7、8月份陜北地區(qū)降雨較多，草籽逐漸出苗減少雨水對坡面的沖刷，有效將洞頂坡面的裸露黃土穩(wěn)定。

一年后植生毯生長效果，邊坡紅線左側(cè)為植生毯綠化施工，草坪覆蓋率極高，小斑禿處植生毯網(wǎng)依然完好，防水土流失及雨水沖刷能力依然存在，右側(cè)為栽植連翹(高50 cm，冠25～30 cm，16株/m2)，黃土明顯可見。

5 結(jié) 語

劉家崖隧道左線出口右側(cè)邊坡施工植生毯，將隧道邊坡坡頂與坡底形成牢固的一體，提高了雨水的耐沖性，有效緩解了雨水對坡面的沖刷，大幅度提高水土流失治理效率和效果；其余三座隧道施工植生毯坡面植被恢復(fù)及水土流失防治效果明顯，植生毯在陜北黃土地區(qū)隧道洞頂施工的成功應(yīng)用，為黃土地區(qū)高速公路隧道出入口坡面防護(hù)施工質(zhì)量控制及生態(tài)恢復(fù)提供了有效借鑒。

對植生毯的研究目前總結(jié)了施工期當(dāng)年與第二年的生態(tài)恢復(fù)情況，未能從全壽命周期進(jìn)行分析研究，需在植生毯生產(chǎn)設(shè)計(jì)、施工工藝、長期的生態(tài)恢復(fù)效果等方面進(jìn)行更加細(xì)致的研究，將植生毯的使用更加貼合于實(shí)際施工中去。